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摘要:文章首先对LED显示屏系统的功能进行简要分析,在此基础上对LED显示屏系统设计及关键技术进行论述,期望该研究能够对LED显示屏系统整体性能的提升有所帮助。
1 LED显示屏系统的功能分析
LED显示屏系统是以LED显示屏为核心设备的大型电子工程系统,其应当具备如下基本功能。
1.1 信号混合功能
多媒体卡作为系统的核心设备之一,在相关播放软件的控制下,可将外接的来自视频切换矩阵的高清信号进行数字化后完成输出,并在显示卡上对数字信号进行叠加处理,经过叠加之后的数字信号与控制信号可经由专用接口输出。
1.2 数据采集功能
系统采用FPGA芯片,可通过FIFO的方式对多媒体卡输出口的数据进行采集、缓冲,再由主控制程序按照实际所需将相关控制指令传给控制芯片,以此来完成数据的变换,如色度、亮度、对比度调整等,较后利用数据传输卡发给远端屏体控制电路。
1.3 数据传送功能
系统采用的是差动传送的方式,可在数百米范围内对所有低于100MHz的信号进行传输,差分驱动与接收器件具有特点:速率高、摆率低、电磁辐射微弱、抗干扰性强等,当需要进行千米以上的远距离传输时,可借助光端机通过调制后利用光纤完成传输。
1.4 扫描控制与显示驱动
系统的控制电路置于屏体之后,其能够将接收到的数据转存入自带的缓存当中,利用存储切换机制,可对后备缓存中的相关内容进行连续读取,并转换为屏体驱动芯片可读的数据信息,传给驱动电路,较后以脉宽调制技术实现256级灰度视频灰度。在整个系统中,显示驱动是关键部分,它可以按照LED发光体材料的特性,完成定电压驱动,从而确保了LED显示的均匀度和亮度,延长了系统的使用寿命。
2 LED显示屏系统设计的关键技术
2.1 系统构成
本系统主要由以下几个部分构成:LED显示屏、计算机、视频信号源、相关软件等。
2.1.1 LED显示屏
其控制线路可以接收到计算机等设备发出的各种信号,利用驱动电路使LED面板发光,在借助脉宽调制技术产生灰度画面,同时由音响设备输出声音。
2.1.2 计算机
其主要负责相关数据的接收与处理,如网络直供信息等,同时计算机还能对LED显示屏各个区的数据进行控制,并完成亮度调节、视频图像校正以及256级灰度显示。
2.1.3 视频信号源
它的范围较广,既可以是电视射频信号,也可以是各种影音设备的视频信号,如录像机、摄像机等,其支持多种制式,如NTSC,PAL等,同时可利用电视机对视频信号进行实时监视。
2.1.4 视频接口
相关的视频信号可通过多媒体卡完成对视频的采集,再利用接口通讯卡,便可使视频图像在LED显示屏上直接播放,实现了视频的同步功能。
2.1.5 系统软件
主要包括以下软件:非线性校正调整、映射窗口调整以及图文制作播放工具等。
2.2 系统硬件配置
2.2.1 单元板
本系统采用了3种型号的单元板,具体参数如表1所示。
类型 | 尺寸(mm) | 分辨率 | 重量(kg) |
Φ3.7 | 304×152 | 64×32 | 0.75 |
Φ3.0 | 256×128 | 64×32 | 0.5 |
Φ5.0 | 486×243 | 64×32 | 1.0 |
2.2.2 LED显示屏屏体
本系统中LED显示屏屏体的技术指标如表2所示。
LED屏体面积(㎡) | 6.66 | 有效显示面积(㎡) | 6.1 |
单元板(块) | 132 | 分辨率(像素点) | 270366 |
像素点密度(像素点/㎡) | 44320 | 视角(°) | 左右±60 上15下45 |
较佳视距(m) | 5.0~200 | 换帧频率(Hz/s) | >60 |
象素管寿命(h) | >100000 | 无故障工作时间(h) | >10000 |
较大功耗(W/㎡) | 240 | 控制距离(m) | 100 |
运行环境温度(℃) | -20~60 | 扫描速率(帧/s) | ≥200 |
2.2.3 专用设备
本系统中的专用设备除一台计算机之外,还有多媒体卡、二合一卡、控制主机以及主控系统等。(1)多媒体卡,该设备有标准的RGB数字接口、VGA时序、AVI真彩色回放等部分组成;(2)二合一卡,通过技术经济性比选后,采用了国外某公司自主研发的很大规模可编程控制器件,对视频信息进行非线性校正处理,具备色彩平衡调节功能,通过芯片内嵌的高速RAM可以构成高速查找表,可对色彩平衡进行校准,由此确保了图像的逼真性及色彩的鲜艳性。同时可将需要传输的数据转换为RS485电平标准,实现了长远距离驱动;(3)控制主机可实现CRT同步显示、视频非线性校正,画面的换帧频率在60Hz以上;(4)主控系统,可对LED显示屏屏体进行扫描控制和视频灰度控制,保证了显示屏细腻的显示效果。
2.3 系统软件设计
软件是本系统的核心部分,在对其进行设计时遵循如下思路:提供简便、快捷、交互的节目制作与播放环境,让系统具有较强的可靠性及可扩展性。JLL图文制作播放是本系统的核心软件,它是一款可在Windows操作系统上运行的LED显示屏专用软件,其集多种强大的功能于一身,如非线性校正处理、窗口映射区平滑调整、图文制作播放、2D/3D动画播放等,界面友好,菜单简洁明了,便于操作。使用者可对该软件的各项功能进行自由组合,实现循环播放及自动切换。
2.4 系统特点
2.4.1 运行方式多样
系统可接受PC通道控制,非线性校正的细调颜色。同时,系统也可支持电子屏与计算机同步显示,具备同步映射功能,可实现视频图文信息的同步实时显示。
2.4.2 亮度高
LED发光点阵具备很高亮度,可增强显示屏内容显示的清晰度,满足视角大于75°的人眼视觉需求。
2.4.3 双基色
LED显示屏系统拥有红、绿双基色,可产生65536种色彩,在屏体均匀分布亮度离散点阵块,并对点阵模组进行拼装,可保证显示屏的美观和平整,使显示屏拥有均匀的亮度。
2.4.4 运维方面
LED显示屏由模组和单元板构成,可以挂在墙壁上任何组合或拆卸,便于安装、维护。LED显示屏控制系统所使用的设备可集中安装于控制室,包括计算机网络设备、配电柜、弱电设备等,在系统运行过程中,可对这些设备进行日常维护管理。
2.4.5 使用寿命长
LED显示屏系统采用优质的原材料,引入先进的技术工艺,具备很强的运行可靠性。尤其对于系统采用的发光二很管而言,其使用寿命长达10万小时,可保证连续24小时无间断发光,有效降低系统发生运行故障的概率,可实现无故障作业至少1万小时。
2.4.6 扩展性强
系统引入了先进的计算机网络技术、数字技术、数据库技术、网络通信技术、自动化控制技术、多媒体技术等,这些技术使系统具备良好的功能扩展性,可实现系统软件升级,通过升级增加系统的功能模块,始终保持系统技术的先进性。
3 结语
综上所述,LED显示屏系统的设计是一项较为复杂且系统的工作,在具体设计过程中,应当对系统的基本功能进行分析,以此为主要依据,对硬件进行合理配置,并通过相关软件来实现系统的各项功能。本文所设计的LED显示屏系统具有诸多的特点,如可靠性强、便于维护、运行稳定、两种工作方式、双基色等,这为该系统在相关领域中的推广应用提供了有利条件。
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